[發明專利]一種自動調平高精度測量儀及測量方法

在審

• 申請號: 202210126587.5
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114459427A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 黃仕平;張敏;李開
• 申請（專利權）人: 中新國際聯合研究院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B11/03
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

1.一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述測量儀包括調平系統、主控系統、電子水準尺和裝置外殼；

所述調平系統包括吊桿、激光器、下擺部分及阻尼系統，其中，所述激光器與下擺部分成90度固接，所述吊桿與裝置外殼采用鉸接，所述激光器與吊桿通過吊點連接，所述下擺部分放置在阻尼系統中，通過阻尼系統消除振動；

所述主控系統包括主機控制模塊、主通信模塊及旋轉電動機，所述旋轉電動機接收主機控制模塊的控制指令；所述旋轉電動機與激光器通過吊點連接，控制激光器旋轉并射出水平準直激光；

所述電子水準尺包括水準尺、成像裝置、從通信模塊、從機控制模塊及升降電動機，所述成像裝置包括透鏡和圖像傳感器，所述成像裝置通過升降電動機驅動力在水準尺上下滑動，所述升降電動機接收從機控制模塊的控制指令；

所述測量儀利用調平系統穩定時處于豎直狀態的特性完成激光器的自動安平，從而使激光器射出水平準直激光光束到固定的水準尺的圖像傳感器上測量水平、豎向坐標；

所述調平系統與電子水準尺豎直放置，所述激光器發出的水平光束射入到透鏡上，刻度標識及激光光斑經過透鏡縮放后投射至圖像傳感器的感光點陣上，所述從機控制模塊通過圖像傳感器獲取的坐標推算出光斑在水平、豎向的位移。

2.根據權利要求1所述的一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述調平系統的阻尼系統為盛有高粘度液體的器皿，或者為由磁鐵和鋁板構成的磁阻尼器，當阻尼系統為磁阻尼器時，磁鐵設置于單擺系統底部，并位于鋁板上方。

3.根據權利要求1所述的一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述測量儀利用調平系統中下擺部分靜止時重心豎直向下的特性完成激光器的自動安平，從而使與其相連的激光器射出水平準直光束。

4.根據權利要求1所述的一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述激光器射出水平激光光束至電子水準尺的透鏡上，刻度標識及激光光斑經過透鏡縮放至圖像傳感器感光點陣上，利用高斯成像原理，根據圖像傳感器上光斑位置推算出入射光束在透鏡中的坐標。

5.根據權利要求1所述的一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述水準尺每隔一段距離設置一個卡槽，當光束射入到水準尺的成像裝置上時，通過從機控制模塊控制升降電動機使成像裝置每次移動到相鄰兩卡槽之間，直到圖像傳感器捕捉到光斑信息，此時成像裝置固定在相鄰兩卡槽之間進入測量狀態。

6.根據權利要求1所述的一種自動調平高精度測量儀，其特征在于，所述水準尺的兩側平行線上分別貼有光敏電阻陣列，所述光敏電阻陣列為等間距設置的一系列光敏電阻，當激光器逐步旋轉掃射到水準尺的一光敏電阻時，光敏電阻感應并發出信號至從機控制模塊，此時激光光束和水準尺在同一個平面內，旋轉定位完成；從機控制模塊發送指令給從通信模塊，主機控制模塊接收到主通信模塊指令后，控制旋轉電動機使激光器停止旋轉之后，通過升降電動機驅動成像裝置移動，使入射激光射入到高精度的圖像傳感器內。

7.一種根據權利要求1至6任一項所述的自動調平高精度測量儀的測量方法，其特征在于，所述測量方法包括以下步驟：

激光器通過自動調平射出水平準直光束，主控系統的旋轉電動機控制激光器旋轉；

當激光器旋轉掃射到水準尺的光敏電阻時，光敏電阻感應并發出信號至從機控制模塊，此時激光光束和水準尺在同一個平面內，旋轉定位完成；

從機控制模塊發送指令給從通信模塊，主機控制模塊通過主通信模塊接收到從通信模塊指令后，控制旋轉電動機使激光器停止旋轉，同時，從機控制模塊控制升降電動機使成像裝置每次移動到相鄰兩卡槽之間，直到圖像傳感器捕捉到光斑信息，將成像裝置固定在相鄰兩卡槽之間進入測量狀態；

激光器發出的水平光束射入到透鏡上，刻度標識及激光光斑經過透鏡縮放后投射至圖像傳感器的感光點陣上，從機控制模塊通過圖像傳感器獲取的數據推算出水平或者豎向的位移。

8.根據權利要求7所述的自動調平高精度測量儀的測量方法，其特征在于，通過調節阻尼系統中液體或者磁流變阻尼器的阻尼比消除振動。